局域网及其技术概述

2020/12/8
3.1.5 常见的局域网拓扑结构
3．环形拓扑
由于多个设备共享一个环，因此需要对此进 行控制，以便决定每个站在什么时候可以把分组放 在环上。这种功能是用分布控制的形式完成的，每 个站都有控制发送和接收的访问逻辑。由于信息包 在封闭环中必须沿每个结点单向传输，因此，环中 任何一段的故障都会使各站之间的通信受阻。
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
1．通信电缆
（1）双绞线
有屏蔽双绞线
无屏蔽双绞线
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
1．通信电缆
（2）同轴电缆 同轴电缆（CoaxiaI Cable）是网络中最常用
的传输介质，共有四层，最内层是中心导体，从 里往外，依次分为绝缘层、导体网和保护套。按 带宽和用途来划分，同轴电缆可以分为基带 （Baseband）同轴电缆和宽带（Broadband） 同轴电缆。
1．星形拓扑
星形拓扑的优点是：结构简单，管理方便，可 扩充性强，组网容易。利用中央节点可方便地提供 网络连接和重新配置，且单个连接点的故障只会影 响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障， 便于维护。
星形拓扑的缺点是：每个站点直接与中央节点 相连，需要大量电缆，因此费用较高；如果中央节 点产生故障，则全网不能工作，所以对中央节点的 可靠性和冗余度要求很高。
1985年IEEE公布了IEEE 802标准的五项 标准文本，同年被美国国家标准局（ANSI） 采纳作为美国国家标准。后来，国际标准化 组织（ISO）经过讨论，建议将802标准定为 局域网国际标准。
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3.1.2 IEEE 802 标准
IEEE 802标准内部关系图
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（3）交换机
交换机的分类： 从广义上来看，交换机分为广域网交换机和局域网交换机。
广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。 而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如 PC机及网络打印机等。
从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以 太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机 和令牌环交换机等。
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3.1.1 局域网的基本概念
2．局域网的优点
① 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、 数据，从一个站点即可访问全网。 ② 便于系统的扩展和演变，各设备的位置可灵活调 整和改变。 ③ 提高了系统的可靠性、可用性。
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3.1.2 IEEE 802 标准
1980年2月，美国电气和电子工程师学 会（IEEE）成立了局域网标准化委员会（简 称IEEE 802委员会），研究并制定了关于 IEEE 802局域网标准。
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（1）集线器
广播发送数据方式有三方面不足： （1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信 的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获 他人的数据包。 （2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上其 共享带宽方式就更加可能造成网络塞车现象，更加降低 了网络执行效率。 （3）非双工传输，网络通信效率低。集线器的同一时刻 每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交 换机那样进行双向双工传输，网络执行效率低，不能满 足较大型网络通信需求。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
在计算机网络中，把计算机、终端、通信处理 机等设备抽象成点，把连接这些设备的通信线路抽 象成线，并将由这些点和线所构成的结构称为网络 拓扑结构。网络拓扑结构反映出网络的结构关系， 它对于网络的性能、可靠性以及建设管理成本等都 有着重要的影响，因此网络拓扑结构的设计在整个 网络设计中占有十分重要的地位，在网络构建时， 网络拓扑结构往往是首先要考虑的因素之一。
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3.1.1 局域网的基本概念
1．局域网的特点
① 网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十 千米，甚至只在一个园区、一幢建筑或一个房间内。 ② 数据的传输速率比较高，从最初的1Mbps到后来 的10Mbps、100Mbps，近年来已达到1000Mbps、 10000Mbps。 ③ 具有较低的延迟和误码率，其误码率一般为 10E−8~10E−11。 ④ 局域网络的经营权和管理权属于某个单位所有， 与广域网通常由服务提供商提供形成鲜明对照。 ⑤ 便于安装、维护和扩充，建网成本低、周期短。
项目3 局域网及其技术
❖知识点、技能点
➢ 局域网的基本概念 ➢ 局域网的体系结构 ➢ 常见的局域网拓扑结构 ➢ 双绞线的制作 ➢ 对等网络的基础知识
❖学习要求
➢ 掌握和了解局域网的基本概念和体系结构 ➢ 掌握和了解双绞线的制作 ➢ 了解对等网络的基础知识 ➢ 了解常见的局域网拓扑结构
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3.1.3 局域网的体系结构
局域网的体系结构与OSI参考模型对比图
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3.1.3 局域网的体系结构
1．物理层 局域网的物理层和OSI参考模型的物理层
功能相似，主要涉及局域网物理链路上原始 比特流的传输，定义局域网物理层的机械、 电气、规程和功能特性。如信号的传输与接 收、同步序列的产生和删除等，物理连接的 建立、维护、撤销等。
由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态 （Static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情 况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。 （2）动态路径表
动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情 况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需 要时自动计算数据传输的最佳路径。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
4．树形拓扑
这种拓扑和带有几个段的总线拓扑的主要区别 在于根节点的存在。当节点发送时，首先由根节点 接收该信号，然后再重新广播发送到全网。
树形拓扑的优点是易于扩展和故障隔离； 缺点是对根的依赖性太大，如果根发生故障， 则全网不能正常工作，对根的可靠性要求很高。
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（2）路由器 小 型 局 域 网 连 接 示 意 图
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（2）路由器
根据路径表是由系统管理员固定设置，还是由系统动态修 改，可将路径表分为静态路径表和动态路径表。 （1）静态路径表
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（1）集线器
集线器的英文名称为Hub。Hub是“中心” 的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进 行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时 把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作 于OSI参考模型第一层，即物理层。集线器与网 卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础 设备，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突 检测）访问方式。
局域网在传输介质的物理连接方式、介质访问 控制方法上形成了自己的特点，主要有以下几种网 络拓扑结构。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
1．星形拓扑
星形拓扑是由中央节点和通过点对点链路连接到中央节点的各站 点（网络工作站等）组成，如图所示。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
物理层还规定了局域网所使用的信号、 编码、传输介质、拓扑结构和传输速率。
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3.1.3 局域网的体系结构
2．数据链路层 局域网的数据链路层分为逻辑链路控制
（LLC）和介质访问控制（MAC）两个功能子 层。
局域网的LLC子层和MAC子层共同完成类 似于OSI参考模型中的数据链路层功能，只是 考虑到局域网的共享介质环境，在数据链路 层的实现上增加了介质访问控制机制。
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
1．通信电缆
（3）光导纤维电缆
光导纤维电缆简称光纤电缆或光缆。随着对 数据传输速度的要求不断提高，光缆的使用日益 普遍。对于计算机网络来说，光缆具有不可比拟 的优势。 光缆由纤芯、包层和护套层组成。其中纤芯由玻 璃或塑料制成，包层由玻璃制成，护套由塑料制 成。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
2．总线拓扑
总线拓扑采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件 接口直接连接到传输介质即总线上。任何一个站点发送的信息都可以沿 着介质传播，而且能被所有其他的站点接收。下图所示是总线拓扑。
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3.1.5 常见的局域网拓扑结构
3.1.1 局域网的基本概念
局域网（Local Area Network，LAN）是 计算机网络的重要组成部分，是当今计算机 网络技术应用与发展非常活跃的一个领域。 公司、企业、政府部门及住宅小区内的计算 机都通过LAN连接起来，以达到资源共享、信 息传递和数据通信的目的。而信息化进程的 加快，更是刺激了通过LAN进行网络互联需求 的剧增。因此，理解和掌握局域网技术就显 得很重要。
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3.1.4 局域网中的通信介质及设备
2．通信设备
（2）路由器
路由器（Router）是连接因特网中各局域网、广域 网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由， 以最佳路径、按前后顺序发送信号的设备。
路由器是用于连接多个分开的逻辑网络，所谓逻辑 网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一 个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。路 由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网 络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据 分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站 或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。